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Forme et niveau de la surface de la mer : les surfaces de référence

Dossier - Mesure des variations du niveau des océans
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La mesure du niveau de la mer et de ses variations permet de déterminer le niveau moyen de la mer qui est sans doute le meilleur indice que l’on puisse avoir du changement climatique.

  
DossiersMesure des variations du niveau des océans
 

Pour parler du niveau de la mer et de ses variations il faut une référence géométrique fixe : c'est l'ellipsoïde de référence qui est au plus prés de la forme de la Terre.

Hauteur du géoïde en mètres par rapport à l’ellipsoïde de référence. © Cnes, GRGS, CNRS

Par rapport à cette référence absolue le niveau des océans est la somme de deux composantes.

La surface des eaux tranquilles

La première représente la surface qui serait celle des océans en l'absence de tout mouvement, ce que naguère on appelait la « surface des eaux tranquilles » pour illustrer l'horizontale. C'est une surface équipotentielle du champ de pesanteur ou géoïde ; c'est-à-dire qu'en en tout point la force de pesanteur lui est perpendiculaire. Comme la Terre n'est pas homogène, la pesanteur à sa surface varie et la surface de l'océan, géoïde, épouse les variations spatiales du champ de pesanteur qui font du « géoïde » une sorte de patatoïde fait de creux et de bosses.

Ainsi par exemple entre l'océan Indien au sud de l'Inde et le Pacifique ouest du côté de l'Indonésie observe-t-on, par rapport à l'ellipsoïde de référence, une différence de niveau de la surface de l'océan-géoïde proche de 150 mètres.

La topographie dynamique de la surface de l’océan

La deuxième composante est due aux mouvements de l'océan et aux courants qui induisent par rapport à ce géoïde des variations du niveau de la mer : c'est ce que l'on appelle la topographie dynamique de la surface de l'océan dont, on déduit les courants marins.

Si l'on s'intéresse aux variations du niveau moyen des océans c'est l'ellipsoïde géométrique qu'il faut prendre comme référence ; si ce sont les courants et leurs variations (la dynamique) qui nous préoccupent c'est le géoïde la bonne référence.